FR2559210A1 - ADJUSTING DEVICE FOR A MIXING PLANT IN THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
DANS CE DISPOSITIF DE REGLAGE, QUI AGIT SUR UNE INSTALLATION DE MELANGE DE GAZ D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, EN FONCTION DE LA VITESSE DE ROTATION DE L'ARBRE MOTEUR 9, DETECTEE DANS UNE CHAINE DE LIAISON MOTRICE 6 BOITE DE VITESSES-MOTEUR, EN AMONT ET EN AVAL DE CETTE DERNIERE, ET D'UNE CHARGE PREDETERMINEE PAR LA PEDALE D'ACCELERATION, LES GRANDEURS, QUI DECRIVENT L'ETAT VIBRATOIRE DE LA CHAINE DE LIAISON MOTRICE - A SAVOIR LE COUPLE DE ROTATION DE LA BOITE DE VITESSES, L'ETAGE DE LA BOITE DE VITESSES ET LA VITESSE ANGULAIRE DES ROUES MOTRICES DU VEHICULE AUTOMOBILE -, SONT ENVOYEES AU DISPOSITIF DE REGLAGE. APPLICATION NOTAMMENT AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE A AMORTISSEMENT AMELIORE DES VIBRATIONS DE LA LIAISON MOTRICE ABOUTISSANT AUX ROUES DU VEHICULE.IN THIS ADJUSTMENT DEVICE, WHICH ACTS ON A GAS MIXING PLANT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, DEPENDING ON THE ROTATION SPEED OF THE MOTOR SHAFT 9, DETECTED IN A MOTOR LINK CHAIN 6 GEARBOX-ENGINE , UPSTREAM AND DOWNSTREAM OF THIS LATTER, AND OF A LOAD PREDETERMINED BY THE ACCELERATION PEDAL, THE QUANTITIES, WHICH DESCRIBE THE VIBRATORY STATE OF THE DRIVE LINK CHAIN - TO KNOW THE GEARBOX ROTATION TORQUE , THE GEARBOX STAGE AND THE ANGULAR SPEED OF THE MOTOR VEHICLE DRIVE WHEELS -, ARE SENT TO THE ADJUSTING DEVICE. APPLICATION ESPECIALLY TO INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH IMPROVED DAMPERING OF VIBRATIONS OF THE DRIVE LINK ENDING THE WHEELS OF THE VEHICLE.
Description
L'invention concerne un dispositif de réglage, quiThe invention relates to an adjusting device, which
exerce son action sur une installation de formation du mélan- works on a training facility for mixing
ge dans le moteur à combustion interne d'un véhicule automo- in the internal combustion engine of a motor vehicle
bile en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre moteur détectée au niveau d'une chaîne de liaison motrice de l'ensem- ble botte de vitessesmoteur à combustion interne, en amont et bile as a function of the rotational speed of the drive shaft detected at a driving link chain of the internal combustion engine gearbox, upstream and
en aval de cette botte de vitesses, et d'une charge prédé- downstream of this gearbox, and a predefined load
terminée par une pédale d'accélération. ended by an accelerator pedal.
D'après la demande de brevet allemand publiée sous le N'2811.574 on connait un dispositif servant à régler un According to the German patent application published under the N'2811.574 a device is known to regulate a
ensemble botte de vitesses-un moteur d'entraînement d'un véhi- gearbox assembly-a drive motor of a vehicle
cule automobile, qui agit sur le dispositif de formation du mélange du moteur d'entraînement et sur la boîte de vitesses, en fonction de la position de la pédale d'accélération et de motor, which acts on the drive motor mixture forming device and the gearbox, depending on the position of the accelerator pedal and the
la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement de telle ma- the speed of rotation of the drive shaft of such
nière que l'on obtient une consommation aussi faible que pos- that consumption as low as pos-
sible de carburant. Cependant un inconvénient réside dans le fait que le comportement vibratoire de la liaison motrice fuel. However, a disadvantage lies in the fact that the vibratory behavior of the driving link
n'est pas pris en compte lors du réglage. is not taken into account when setting.
L'invention a pour but d'amortir les vibrations ap- The object of the invention is to dampen the vibrations
paraissant dans la chatne de liaison motrice d'un véhicule appearing in the linkage of a vehicle
dans le cas d'une alternance de la charge. in the case of an alternation of the load.
Ce problème est résolu conformément à l'invention dans un dispositif du type indiqué plus haut grâce au fait que les grandeurs, qui décrivent l'état vibratoire de la chaîne de liaison motrice - à savoir le couple de rotation de la botte de vitesses, l'étage de la botte de vitesses et This problem is solved according to the invention in a device of the type indicated above by virtue of the fact that the quantities, which describe the vibratory state of the driving link chain - namely the rotation torque of the gearbox, the floor of the gearbox and
la vitesse angulaire des roues motrices du véhicule automo- the angular velocity of the driving wheels of the motor vehicle
bile -, sont envoyées au dispositif de réglage. bile -, are sent to the adjustment device.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les grandeurs auxiliaires de réglage sont lues hors d'une mémoire morte en fonction de l'étage de la botte de vitesses utilise, grandeurs à partir desquelles, ainsi qu'à partir du couple de rotation, de la vitesse angulaire de l'arbre moteur et de la vitesse angulaire des roues motrices, on peut tirer une différence de vitesse angulaire et un angle de torsion de la chaîne de liaison motrice, qui sont envoyés According to another characteristic of the invention, the auxiliary control variables are read out of a read-only memory according to the stage of the gearbox used, magnitudes from which, as well as from the torque, the angular velocity of the drive shaft and the angular velocity of the drive wheels, a difference in angular velocity and a torsion angle of the drive link
au dispositif de correction du dispositif de réglage. to the correction device of the adjusting device.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la résistance à la torsion de la chaîne de liaison motrice en fonction du rapport de réduction de la boite de vitesses qui According to another characteristic of the invention, the torsion resistance of the drive link chain as a function of the reduction ratio of the gearbox which
est utilisé, le rapport de transmission de la boite de vi- is used, the transmission ratio of the box of
tesses et de la boite de différentiel et de coefficients formant paramètres de réglage sont lus hors de la mémoire tesses and the differential box and coefficients forming setting parameters are read out of memory
morte.dead.
Conformément à une autre caractéristique de l'in- According to another characteristic of the
vention, le dispositif de correction du dispositif de régla- vention, the device for correcting the
ge détermine la grandeur de réglage à partir de la grandeur de référence et des grandeurs de rétroaction conformément à la loi de réglage: ge determines the control variable from the reference variable and the feedback variables in accordance with the control law:
M1 = M1S -K1 + K2M1 = M1S-K1 + K2
avec M1 Couple de rotation du moteur à combustion interne, M1S Couple de rotation de consigne, K1,K2 Coefficients, Différence entre les vitesses angulaires du volant du moteur à combustion interne et du volant formant un équivalent du véhicule, t 5 Angle de torsion de l'arbre de torsion, imaginé à titre d'équivalent de la chaîne de liaison motrice, entre le volant du moteur à combustion interne et le with M1 Torque of the internal combustion engine, M1S Set torque, K1, K2 Coefficients, Difference between the angular speeds of the flywheel of the internal combustion engine and the flywheel forming an equivalent of the vehicle, t 5 Angle of torsion of the torsion shaft, conceived as an equivalent of the driving link chain, between the flywheel of the internal combustion engine and the
volant formant un équivalent du véhicule. steering wheel forming an equivalent of the vehicle.
Le dispositif de réglage conforme à l'invention, qui exerce son action sur une installation de formation du The adjustment device according to the invention, which exerts its action on a training facility of the
mélange d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automo- mixture of an internal combustion engine of a motor vehicle
bile, présente comme avantage le fait que les vibrations propres à basse fréquence de la chaîne de liaison motrice, bile, has the advantage that the low frequency vibrations of the driving link chain,
qui provoquent l'apparition de couples très élevés dans cet- which cause the appearance of very high couples in this
te chaine de liaison motrice, sont évitées, ce qui a pour the motor link chain, are avoided, which has the
effet que la durée de vie de la boite de vitesses et des élé- effect that the service life of the gearbox and the
ments de transmission de force est accrue, et simultanément transmission of force is increased, and simultaneously
le confort de conduite est amélioré par suite de l'élimina- driving comfort is improved as a result of the elimination of
tion des vibrations et en raison de l'existence d'un couple vibrations and because of the existence of a couple
moteur uniforme.uniform motor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention
ressortiront de la description donnée ci-après prises en ré- from the description given below taken in re-
férence aux dessins annexés, sur lesquels: reference to the attached drawings, in which:
la figure 1 représente une chaîne de liaison motri- FIG. 1 represents a motor link chain.
ce représentée schématiquement, d'un véhicule automobile com- schematically represented, of a motor vehicle
portant un dispositif de réglage;carrying an adjusting device;
la figure 2 représente un modèle schématique de véhi- FIG. 2 represents a schematic model of a vehicle
cule automobile; et la figure 3 représente un modèle réduit de véhicule motor vehicle; and Figure 3 shows a model vehicle
automobile conforme à la figure 2.car according to Figure 2.
Un dispositif de réglage désigné par la référence 1 sur la figure 1 comprend une mémoire morte 2, une unité de calcul 3 et une unité de correction 4, qui font partie d'un système à microprocesseur, et un organe de réglage 5. Une A control device designated by the reference numeral 1 in FIG. 1 comprises a read-only memory 2, a calculation unit 3 and a correction unit 4, which are part of a microprocessor system, and a regulator 5. A
chaîne de liaison motrice 6, par exemple d'un véhicule uti- driving link chain 6, for example of a vehicle used
litaire, comporte un moteur à combustion interne 7 muni d'une installation 8 de formation du mélange, unarbre moteur 9 comportant un volant 10, une boîte de vitesses 11 et une unit, comprises an internal combustion engine 7 provided with an installation 8 for forming the mixture, a motor shaft 9 comprising a steering wheel 10, a gearbox 11 and a
boîte de différentiel 12, à partir de laquelle des ar- differential box 12, from which arrays
bres de roues 13,14 aboutissent aux roues motrices 15,16. 13,14 wheels ends at the drive wheels 15,16.
Un capteur de mesure 17 servant à détecter la vitesse angu- A measuring sensor 17 for detecting the angular velocity
laire est associé au volant 10, un capteur de mesure 18 ser- the wheel is associated with the steering wheel 10, a measurement sensor 18 serving
vant à détecter le couple de torsion est associé à l'arbre moteur 9, des capteurs de mesure 19,20 servant à déterminer la vitesse angulaire sont associés aux roues motrices 15, 16 et un capteur de mesure 21 monté sur la boite de vitesses to detect the torsional torque is associated with the drive shaft 9, measurement sensors 19,20 for determining the angular velocity are associated with the drive wheels 15, 16 and a measuring sensor 21 mounted on the gearbox
détecte l'étage de la boite de vitesses actuellement utili- detects the stage of the gearbox currently in use
sé. Les capteurs de mesure 17 à 21 correspondent avec le dis- sé. The measuring sensors 17 to 21 correspond with the dis-
positif par l'intermédiaire de lignes de transmission des signaux. Une déviation de la pédale d'accélération 22 est détectée par un capteur de mesure 23 et est transmise par une ligne de transmission des signaux au dispositif de positive via signal lines. A deflection of the accelerator pedal 22 is detected by a measurement sensor 23 and is transmitted by a signal transmission line to the device.
réglage 1.setting 1.
Sur la figure 2 on a représenté un véhicule auto- FIG. 2 shows a self-driving vehicle
mobile sous la forme d'un système formé de plusieurs masses et dans lequel un couple M1 du moteur à combustion interne agit sur un volant 10 de ce moteur avec un moment d'inertie de masse Jl' auquel cas il s'établit une vitesse angulaire 1' L'arbre moteur 9, dans lequel la boite de vitesses 11 est montée de façon intercalée, réalise la poursuite de la transmission de forces jusqu'à la botte de différentiel 12 et, à partir de là, au moyen des arbres d'entraînement 13, mobile in the form of a system formed of several masses and in which a torque M1 of the internal combustion engine acts on a wheel 10 of this engine with a moment of mass inertia Jl 'in which case it is established an angular velocity 1 'The drive shaft 9, in which the gearbox 11 is mounted intercalated, carries out the transmission of forces to the differential boot 12 and, from there, by means of the shafts. training 13,
14 jusqu'aux roues motrices 16,15,r qui possèdent une vites- 14 to the driving wheels 16,15, r which have a speed
se angulaire o>'2 et auxquelles est appliqué un moment de angular range o> '2 and to which a moment of
charge M'2, sous l'action de forces extérieures. charge M'2, under the action of external forces.
Sur la figure 3 on a représenté un modèle réduit In Figure 3 there is shown a reduced model
du véhicule, qui est dérivé du modèle du véhicule, repré- of the vehicle, which is derived from the vehicle model,
senté sur la figure 2. Le couple M1 du moteur à combustion interne agit, dans le cas d'une vitesse angulaire L1' sur le volant 10 du moteur avec le moment d'inertie de masse J1 Un volant 24 formant un équivalent du véhicule, imaginé 2. The torque M1 of the internal combustion engine acts, in the case of an angular speed L1 'on the flywheel 10 of the engine with the moment of mass inertia J1 A flywheel 24 forming an equivalent of the vehicle, conceived
en amont de la botte de vitesses et tournant à une vites- upstream of the gearbox and turning at a speed
se angulaire X 2' possède un moment d'inertie de masse J2. angular X 2 'has a mass moment of inertia J2.
Un couple de charge M2 réduit sur le côté entrée de la boîte de vitesses agit sur le volant 24 formant un équivalent du véhicule. Le volant 10 du moteur à combustion interne et le volant 24 formant un équivalent du véhicule sont reliés par l'arbre moteur 9*, qui transmet un couple de torsion M. On A reduced load torque M2 on the input side of the gearbox acts on the steering wheel 24 forming an equivalent of the vehicle. The flywheel 10 of the internal combustion engine and the flywheel 24 forming an equivalent of the vehicle are connected by the drive shaft 9 *, which transmits a torque M.
peut décrire la relation existant entre le modèle du véhicu- can describe the relationship between the vehicle model
le et le modèle réduit du véhicule, avec les relations: 2 = i. iH' 2 (1) mr2 -.2 et (2) the and the model of the vehicle, with the relations: 2 = i. iH '2 (1) mr2 -.2 and (2)
32 2.232 2.2
H M2 M2 i (3) M2 =i. H avec i2: Vitesse angulaire du volant 24 formant un équivalent du véhicule, i: Rapport de transmission de la boite de vitesses, iH iH: Rapport de transmission de la boite de différentiel, W: Vitesse angulaire moyenne des roues motrices, i2: Moment d'inertie de masse d'un volant équivalent, imaginé à titre de remplacement du véhicule, en amont de la boite de vitesses, m: Masse du véhicule, r: Rayon d'une roue motrice, H M2 M2 i (3) M2 = i. H with i2: Angular speed of the flywheel 24 forming an equivalent of the vehicle, i: transmission ratio of the gearbox, iH iH: transmission ratio of the differential box, W: average angular speed of the drive wheels, i2: Moment of mass inertia of an equivalent flywheel, imagined as a replacement for the vehicle, upstream of the gearbox, m: mass of the vehicle, r: radius of a driving wheel,
M2: Couple de charge, réduit sur le côté entrée de la bol- M2: Load torque, reduced on the inlet side of the bowl
de vitesses,speed,
M2: Moment de charge agissant sur les roues motrices. M2: Load moment acting on the drive wheels.
Un moment d'inertie comparatifs J peut être dé- A moment of comparative inertia J can be de-
terminé conformément à la relation: terminated in accordance with the relationship:
1= 1 + 1 (4)1 = 1 + 1 (4)
J =J 1 2J = J 1 2
Pour le modèle réduit du véhicule, on peut établir les rela- For the model of the vehicle, it is possible to establish
tions de déplacement:travel arrangements:
M M MM M M
M1M M2 et (5)M1M M2 and (5)
J1 J J2J1 J J2
(= (6)(= (6)
avec: A: Différence des vitesses angulaires du volant du moteur à combustion interne et du volant équivalent remplaçant le véhicule, et t: Angle de rotation de l'arbre de torsion, imaginé à titre de remplacement de la chaîne de liaison motrice, entre le volant du moteur à combustion with: A: Difference of the angular velocities of the flywheel of the internal combustion engine and the equivalent flywheel replacing the vehicle, and t: Angle of rotation of the torsion shaft, conceived as a replacement of the driving link chain, between the flywheel of the combustion engine
interne et le volant équivalent.internal and the equivalent steering wheel.
Le couple de torsion M est proportionnel à la tor- The torsion torque M is proportional to the torsion
sion 6 et peut être décrit par la relation: M = c. (7) avec: 6 and can be described by the relation: M = c. (7) with:
c: Résistance de l'arbre moteur 9* à la torsion. c: Resistance of the motor shaft 9 * to torsion.
A une position prédéterminée de la pédale d'accélé- At a predetermined position of the accelerator pedal
ration est associé un couple de rotation de consigne MiS, qui agit sur le dispositif de réglage 1 conformément à la loi de réglage: ration is associated with a set rotation torque MiS, which acts on the adjusting device 1 according to the law of adjustment:
M1 = M1S - K1 + K2 à (8)M1 = M1S - K1 + K2 to (8)
K1,K2 étant les coefficients, à l'aide de l'organe de réglage K1, K2 being the coefficients, using the regulator
qui commande l'installation de préparation du mélange, notam- which controls the preparation of the mixture, in particular
ment la pompe d'injection d'un moteur à combustion interne à autoallumage d'un véhicule utilitaire, de manière à provoquer the injection pump of an internal combustion engine with self-ignition of a commercial vehicle, so as to provoke
le réglage du couple M1 du moteur à combustion interne. adjusting the torque M1 of the internal combustion engine.
L'ensemble du système ainsi réglé peut être décrit par les équations différentielles: 1 2 cMi = K1 ( 2 C)à, MlS M2 (9) The whole system thus adjusted can be described by the differential equations: 1 2 cMi = K1 (2 C) to, MlS M2 (9)
J (1 J J1 J2J (1 J J1 J2
= (10)= (10)
Une proposition de solution exponentielle (ePt) pour la partie homogène conduit, lors du calcul des valeurs propres p, à l'équation caractéristique: A proposition of exponential solution (ePt) for the homogeneous part leads, when calculating the eigenvalues p, to the characteristic equation:
K1 K2K1 K2
p2 + _ p + c _ = 0 (11)p2 + _ p + c _ = 0 (11)
J1 J J1J1 J J1
On peut tirer de cette équation les conditions dans lesquelles le déplacement réglé se déroule de façon stable: J1 K > 0 et K < (1 + j-). c (12) i 2 J2 From this equation we can derive the conditions under which the set displacement is stable: J1 K> 0 and K <(1 + j-). c (12) i 2 J2
Si l'on compare la relation (11) à l'équation carac- If we compare relation (11) with the equation
téristique générale d'un système de 2ème ordre: general characteristic of a 2nd order system:
2 22 2
p + 2 D cp+ C2 = 0 (12) l'affaiblissement "D" peut être décrit par la relation: K1 p + 2 D cp + C2 = 0 (12) the weakening "D" can be described by the relation: K1
-D=(13)= -D (13)
2Jî c K22Ji c K2
2J1 J - J2J1 J - J
et la fréquence angulaire propre w0 peut être décrite avec la relation: c = K2 (14) 0 J1 Les coefficients K1 et K2 pour la loi de réglage (8) sont réglés de manière à fournir l'affaiblissement désiré and the own angular frequency w0 can be described with the relation: c = K2 (14) 0 J1 The coefficients K1 and K2 for the control law (8) are adjusted to provide the desired attenuation
(D) et la fréquence propre 0.(D) and the natural frequency 0.
Pendant le déplacement d'un véhicule utilitaire com- While moving a commercial utility vehicle
portant un moteur à combustion interne à auto-allumage, un couple de rotation désiré du moteur à combustion interne est carrying a self-igniting internal combustion engine, a desired torque of the internal combustion engine is
prédéterminé par le conducteur par l'intermédiaire de la pé- predetermined by the driver via the
dale d'accélération-22. Le signal de position de la pédale d'accélération, qui est détecté parle capteur de mesure 23, est envoyé en tant que grandeur de référence au dispositif dale of acceleration-22. The position signal of the accelerator pedal, which is detected by measuring sensor 23, is sent as a reference variable to the device
de correction 4. L'organe de réglage commandé par le dis- of correction 4. The regulator controlled by the
positif de correction 4 provoque un déplacement du levier Positive correction 4 causes the lever to move
de réglage de la pompe d'injection de l'installation 8 de for- of the injection pump of the plant 8 of
mation du mélange. La variation du couple de rotation du mo- mixture. The variation of the torque of the
teur à combustion interne est réalisée au moyen du dispositif internal combustion engine is carried out by means of the
de réglage de telle manière que des vibrations sont pratique- in such a way that vibrations are practically
ment empêchées par suite de la résistance de la chaine de liaison motrice à la torsion, ce qui est possible grâce à la détection de la vitesse angulaire 1 du volant du moteur à combustion interne, du moment de torsion M, du rapport de transmission i et de la vitesse angulaire des roues motrices prevented by the torsion-driving chain resistance, which is possible by detecting the angular velocity 1 of the flywheel of the internal combustion engine, the torsion moment M, the transmission ratio i and the angular speed of the drive wheels
w, grandeurs qui sont envoyées au dispositif de réglage 1. w, quantities which are sent to the adjustment device 1.
Le couple de torsion M est envoyé en tant que grandeur de réglage à l'unité de calcul 3 et X 1 et W sont envoyées en tant que grandeurs supplémentaires d'état à cette unité de calcul. Les coefficients K1,K2, la résistance à la torsion The torsional torque M is sent as an adjustment variable to the calculation unit 3 and X 1 and W are sent as additional state quantities to this calculation unit. The coefficients K1, K2, the torsion resistance
c de la chaîne de liaison motrice et le rapport de transmis- c of the driving link chain and the transmission ratio
sion global i.iH sont lus hors de la mémoire morte 2 en i.iH are read out of ROM 2
fonction de l'étage réglé de la botte de vitesses. Dans l'u- function of the set stage of the gearbox. In the
nité de calcul 3 se trouve formée à partir de ces valeurs et conformément à la relation (7) de l'angle de torsion et à la relation: 4> = w1 - i*iH 2 (15) la différence6 entre la vitesse anqulaire dJ du volant 10 du moteur à combustion interne et la vitesse angulaire The calculation unit 3 is formed from these values and according to the relation (7) of the torsion angle and to the relation: 4> = w1 - i * iH 2 (15) the difference6 between the anquary speed of of the flywheel 10 of the internal combustion engine and the angular velocity
W 2 du volant 24 formant un équivalent du véhicule, et cet- W 2 of the steering wheel 24 forming an equivalent of the vehicle, and this
te différence et les coefficients K1 et K2 sont envoyés en tant que grandeur de réaction à l'unité de correction 4. Dans cette unité de correction 4 se trouve déterminée, conformément à la loi de réglage (8), à partir de la grandeur de référence et des grandeurs de réaction, une grandeur de sortie agissant sur l'organe de réglage 5, ce qui permet de modifier par exemple la position de réglage de la pompe d'injection, de sorte qu'il s'établit finalement le couple moteur désiré par le conducteur et qui peut être transmis sans vibration aux roues motrices 15, 16 par l'intermédiaire de l'arbre moteur 9 the difference and the coefficients K1 and K2 are sent as a reaction quantity to the correction unit 4. In this correction unit 4 is determined, in accordance with the law of adjustment (8), from the magnitude of reference and reaction quantities, an output quantity acting on the adjusting member 5, which allows for example to modify the adjustment position of the injection pump, so that finally the engine torque is established desired by the driver and which can be transmitted without vibration to the drive wheels 15, 16 via the drive shaft 9
des arbres de roues 13,14.wheel shafts 13,14.
Selon une autre réalisation conforme à l'invention, la grandeur de réglage agit sur le papillon des gaz d'un carburateur, dans le cas d'un moteur à combustion interne à According to another embodiment according to the invention, the adjustment variable acts on the throttle valve of a carburettor, in the case of an internal combustion engine with
allumage commandé.controlled ignition.
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